KR20140088185A - 프레임들을 전송하는 방법, 그에 대응하는 스테이션들 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위한 프레임 송신 방법(1)에 관한 것이다. 상기 방법은:
● 사운딩 프레임을 구성하는 단계(2) ― 상기 사운딩 프레임에서, 제 1 부분은 목적지 수신기들을 동기화하기 위한 적어도 하나의 심볼을 포함하고, 제 2 부분은 적어도 목적지 수신기들만큼 많은 사전코딩된 파일럿 심볼(precoded pilot symbol)들을 포함함 ―;
● 상기 사운딩 프레임을, 상기 사운딩 프레임의 제 1 부분에 대해서는 브로드캐스트 모드로 그리고 상기 사운딩 프레임의 제 2 부분에 대해서는 지향성 모드로 상기 목적지 수신기들 각각에 전송하는 단계(3); 및
● 상기 목적지 수신기들 각각에 전송하기 위한 각각의 데이터 프레임을 구성하는 단계(4)를 포함하고,
상기 데이터 프레임 구성 단계(4)는, 상기 목적지 수신기들로부터 비롯되는 피드백 정보(fbck)를 고려하고, 각각의 목적지 수신기에 대해, 목적지 수신기들 사이의 간섭을 코딩한다.

Description

프레임들을 전송하는 방법, 그에 대응하는 스테이션들 및 컴퓨터 프로그램 {METHOD OF TRANSMITTING FRAMES, STATIONS AND COMPUTER PROGRAM CORRESPONDING THERETO}

본 발명은 전기통신(telecommunication)들의 분야에 관한 것이다. 이러한 분야 내에서, 본 발명은 더욱 상세하게, 무선 통신들로 또한 지칭되고, IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 표준들 802.11(이하 참조)에서 표준화된 바와 같은 WiFi 네트워크들을 포함하는, 무선에 의한 디지털 통신들에 관한 것이며, 송신 상의 채널에 관한 지식을 가질 필요가 있다. 그러한 표준들은, 그러한 표준들에 따르는 무선 통신 디바이스들 사이의 상호운용성(interoperability)을 보장한다.

더욱 정확하게, 본 발명은, 송신기로 하여금, 수신기로부터 비롯되는 피드백 메시지에서 리턴되는 정보에 기초하여 전파 채널(propagation channel)을 고려하는 것을 가능하게 하는 프레임들을 WiFi 디바이스들 사이에서 전송 및 수신하는 것에 관한 것이다.

용어 "디바이스"는 본 명세서에서, 액세스 포인트, 및 액세스 포인트와 연관된 스테이션들, 즉 액세스 포인트의 커버리지 구역 내에 놓인 스테이션들에 의해 구성되는 BSS(basic service set)의 부분을 형성하는 기기(appliance)를 의미하기 위해 이용된다.

본 발명은 특히, 빔형성과 함께 SDMA(space division multiple access)를 이용하는 MU-MIMO(multiuser multiple input and multiple output) 타입 송신 시스템들에 적용가능하다. MU-MIMO 분야에서, 용어 "유저(user)"는 종종, 유저가 연관되는 스테이션을 지시하기 위해 이용된다.

3개의 디바이스들을 갖는 콘텍스트에서 SDMA 기법에 대해 도 1에 도시된 바와 같이, 송신 상의 전파 채널의 지식을 요구하는 MU-MIMO 송신 기법들은 2개의 스테이지들: 페이로드 데이터를 전송하지 않으면서 채널에 관한 정보를 복원(recover)하는 피드백 스테이지(F), 및 페이로드 데이터를 전송하는 송신 스테이지(T)를 포함한다. 도시된 예는, 베이스 엘리먼트, 즉, 유저들에 의해 전송되는 바와 같은 페이로드 데이터의 수신의 확인응답들이 뒤따르는 프레임에 캡슐화된 페이로드 데이터 송신 패킷으로 이루어진 송신 스테이지를 포함한다.

송신 스테이지(T)는 채널이 변화하지 않는 한, 복수의 연속적인(successive) 베이스 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 도 2는 연속하여 전송되는 3개의 베이스 엘리먼트들을 갖는 송신 스테이지를 도시한다.

피드백 스테이지(F) 동안, 송신기, 예를 들어 액세스 포인트(AP)는 "사운딩(sounding)" 패킷으로 지칭되는, 파일럿들을 포함하는 패킷을 스테이션들(STA#1, STA#2)에 전송한다. 이들 패킷들은, 스테이션들이 다운링크(DL) 채널의 상태에 관한 정보를 추정하는 것을 가능하게 한다. 이후에, 이들 스테이션들은 채널 추정을 인코딩하고 ― CSI_DL로 기록됨 ―, 이를 채널 상태 정보 리포트 "CSI 리포트" 프레임에서, 액세스 포인트(AP)에 전송한다. 송신 상에서 이용가능한 채널의 추정을 하는 이러한 메커니즘은 때때로 "명시적(explicit)" 피드백으로 지칭된다.

채널의, 시간에 걸친 변화는 송신 스테이지의 지속기간을 결정한다. 따라서, 예를 들어, 유저들 사이의 간섭이 너무 강해지기 때문에, SDMA 기법이 펑셔닝을 중단하는 F+nTe 밀리초(ms)의 기간 동안 채널이 충분히 변화하는 경우, 송신 스테이지의 지속기간은 nTe ms 보다 더 짧아야 한다. 이러한 송신 스테이지(T)의 종료시, 송신 채널의 업-투-데이트 추정(up-to-date estimate)을 획득하기 위해 새로운 피드백 스테이지(F)가 수행된다.

예를 들어, 특정 수신기를 향해 송신 전력을 포커싱하도록 그리고 이에 의해 수신시의 신호-대-잡음비를 증가시키도록 기능하는 802.11n 표준의 빔형성 기법은, 송신기들 및/또는 수신기들을 움직이지 않으면서 개방형 공간(open space)에 대응하는 배치 콘텍스트에서 100 ms 마다 1회 피드백 스테이지를 이용한다. 피드백 스테이지가 수행된 후의 이러한 지속기간은, 멀티유저 SDMA 기법을 이용하는 경우 동일한 환경에서 25ms로 짧아진다.

페이로드 데이터가 전송되는 스테이지(T)의 지속기간이 더 길수록, 전체적인 송신 레이트가 더 크다는 것이 발견되었다. 그럼에도 불구하고, 상기 언급된 바와 같이, 송신 스테이지의 길이는, 송신기 또는 수신기의 움직임들로 인해 또는 환경의 수정들로 인해 시간에 걸쳐 채널의 변화들에 의해 한정된다.

송신 스테이지 동안, 액세스 포인트(AP)는 하나 또는 둘 이상의 페이로드 데이터 패킷들 ― DL-MU-MIMO로 기록됨 ― 을 복수의 유저들에게 전송한다. 동시 송신은 통상적으로, 각각의 유저의 전파 채널의 응답을 이용하는 데이터 사전코딩(precoding) 기법에 의해 상이한 유저들을 각각 겨냥한(aim) 빔들을 형성함으로써 수행된다. 가장 잘 알려진 사전코딩 기법은, 논문 [1]에서 설명된 바와 같은 이른바 "제로 포싱(zero forcing)(ZF)" 기법이다. ZF 사전코딩은, 하나의 유저에 의해 다른 유저들의 수신기들에서 초래되는 간섭을 소거하는 목적을 위해 채널의 추정에 기초하여 결정된 각각의 사전코딩 벡터들을 이용하여 유저 데이터를 가중하는데 있다.

그럼에도 불구하고, 그러한 기법들을 수행하는 것은, 특히, 구현 동안 필요한 적응(adaptation)들 때문에, 항상 완벽한 소거가 달성될 수 있게 하지는 않는다. 따라서, 명시적인 피드백으로부터 초래되는 시그널링 오버로드를 감소시키기 위해, 때때로 최상의 모드들만이 피드백의 서브젝트 매터(subject matter)를 구성한다. 채널이 추정된 후에, MIMO 채널은 특이값(singular value)들 및 고유 벡터들로 분해된다. 4×4 MIMO 채널에 있어서, 4개의 특이값들 및 4개의 대응하는 고유 벡터들이 존재한다. 각각의 특이값 및 그의 연관된 고유 벡터는, 데이터 스트림이 전송될 수 있는 채널의 "적합 모드"로 불리는 어떤 것을 나타낸다. 적합 모드들은 상호 직교하고, 결국 서로 간섭하지 않는다. 따라서, 최상의 상황들에서, 4개의 적합 모드들을 갖고, 4개의 공간-분할 스트림들을 동시에 전송하는 것이 가능하다. 그러나, 일반적으로, 특정 적합 모드들은 0의 특이값을 갖고, 이는, 그러한 모드들을 통해 스트림을 전송하는 것이 가능하지 않다는 것을 의미한다. 이러한 상황들 하에서, 가장 강한 모드들만이 피드백의 서브젝트 매터를 구성하는데, 그 이유는 그러한 모드들 상에서만 정보를 전송하는 것이 가능하기 때문이다. 이러한 상황들 하에서, 액세스 포인트는 채널에 관한 단지 부분 정보만을 획득하였고, 결과적으로 유저간 간섭(inter-user interference)이 완전히 소거될 수 없다.

부가하여, "모바일"로 불리는 특정 컨디션들 하에서, 즉, 디바이스들이 서로에 관하여 움직이는 경우, 피드백이 리턴되는 채널의 특징들과 뒤따르는 송신 스테이지 동안의 채널의 특징들 사이에 차이가 존재할 수 있다. 이러한 차이는, 수신시의 유저들 사이의 간섭의 증가를 초래할 수 있다.

특히, IEEE802.11ac 표준화 그룹 주변에서 개발된 최근의 작업은, 그러한 간섭을 감소시키기 위한 기법들을 찾는 것을 설명하였다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, SDMA 기법을 이용시, 예를 들어, 4개의 안테나들을 소유하는 액세스 포인트(AP)는, 유저들 사이의 간섭을 제거하기 위해 유저들 각각을 가리키는 각각의 빔들을 형성함으로써, 동일한 주파수 대역을 통해 4명의 유저들에게 동시에 전송할 수 있다. 이들 빔들은 각각의 유저의 채널 정보에 기초하여 계산된다.

이상적인 상황들 하에서, 각각의 유저는 그러한 유저를 위해 의도된 정보만을, 즉 액세스 포인트에 의해 전송된 4개의 공간 스트림들로부터 하나의 공간 스트림만을 수신한다.

제 1 구현에서, 액세스 포인트는, 각각의 유저에게, 그러한 유저를 위해 목적된(destined) 공간 스트림과 연관된 채널을 추정하기 위해 필요한 파일럿 심볼들만을 전송한다. 그러한 구현에서, 그리고 도 4와 관련하여, 액세스 포인트는, 제 1 필드들(L-STF, L-LTF, L-SIG, 및 VHTSIGA)을 위해 무지향성(omnidirectional) 송신을 이용하여, 그리고 그 다음으로, 뒤따르는 필드들을 위해, 특히, 파일럿들을 포함하는 VHT-LFTi 필드들을 위해, 지향성(directional) 송신을 이용하여, 즉, 사전코딩을 이용하여, 사운딩 패킷을 전송한다. 사운딩 패킷은, 사전코딩, 그리고 그다음으로 부가 후에, 제 1의 4개의 필드들(L-STF, L-LFT, L-SIG, VHTSIGA) 및 뒤따르는 4개의 필드들(VHT-STF, VHT-LTF1, VHTSIGB, VHTData)을 압축하는 프레임에 캡슐화된다.

그럼에도 불구하고, 특히, 시간에 걸친 그의 변화 때문에, 도 5에 도시된 바와 같이, 실제 채널은 이상적인 상황으로부터 벗어나고, 유저는 그러한 유저를 위해 의도된 정보를, 다른 유저들을 위해 의도된 정보로부터의 간섭과 함께 수신할 수 있다. 유저가, 그러한 유저를 위해 의도된 공간 스트림들이 존재하는 것보다 더 많은 수신 안테나들을 소유하는 경우, 유저가, 알려진 간섭 소거 기법들(이를 테면, MMSE(minimum mean square error) 기법)에 의해 간섭 중 일부 또는 전부를 제거하는 것이 가능하다. 그럼에도 불구하고, 이는, 유저가, 다른 유저들을 위한 공간 스트림들을 위한 채널을 추정할 수 있는 경우에만 가능하다.

제 2 구현에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 액세스 포인트는 각각의 유저에게, 유저로 하여금 그러한 유저를 위해 의도된 공간 스트림을 위한 채널을 추정하는 것을 가능하게 하는 파일럿 심볼들뿐만 아니라, 유저로 하여금 다른 유저들을 위한 공간 스트림들을 위한 채널들을 추정하는 것을 가능하게 하는 파일럿 심볼들을 전송하며, 따라서, 유저들 사이의 간섭 중 일부 또는 전부를 제거하는 것을 가능하게 한다.

이러한 구현에서, 액세스 포인트는 다양한 상이한 유저들을 위해 의도된 파일럿 심볼들을 연속하여 전송한다. 따라서, 다양한 유저들을 위한 파일럿 심볼들은, 연속적인 순간(instant)들에서, 다양한 유저들에 각각 묶인(bound) 패킷들 내에 위치된다. 하나의 유저를 위한 파일럿 심볼들 어느 것이든 단독으로 전송되거나, 또는 그렇지 않으면 상기 파일럿 심볼들은 다른 유저들을 위한 파일럿 심볼들과 함께 ― 그러나, 링크들이 상호 직교하는 방식으로, 즉 송신기와 다양한 유저들 사이의 링크들이 직교하는 방식으로 ― 멀티플렉싱된다. 링크 직교성은 유저들의 사전코딩 벡터들을 이용하여 파일럿들을 사전코딩함으로써 달성된다.

수신시, 각각의 유저는, 다양한 파일럿 심볼들을 이용함으로써, 직접 신호(direct signal)가 뒤따르는 채널, 및 또한 간섭이 뒤따르는 채널들을 추정한다. 다양한 채널들의 추정들은 각각의 유저에 의해 액세스 포인트에 피드백된다. 특허 출원 WO 2010/117816 A1은 다양한 스테이션들로부터의 채널 계수들의 피드백에 기초하여 벡터들을 SDMA 사전코딩하기 위한 하나의 구성의 상세한 설명을 제공한다.

이러한 제 2 구현은, 시간에 걸친 채널 변화들에 직면하는 경우, 더욱 강건해지는 것을 가능하게 하는데, 그 이유는 상기 제 2 구현은, 발생되는 간섭이 소거되는 것을 가능하게 하기 때문이다. 그러나, 이는 더 많은 수의 파일럿 심볼들이 각각의 유저에게 전송될 것을 요구하고, 이에 의해 송신 시스템의 물리 계층의 효율성이 감소된다.

임의의 경우에서, 어느 송신 기법이든, 간섭이 너무 커지자마자 새로운 피드백 스테이지가 수행될 필요가 있다.

본 발명은, 각각의 유저들과 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에 의한 수행을 위한 프레임 송신 방법을 제공함으로써, 간섭을 방지(combat)하기 위한 알려진 기법들을 개선하는 것을 제안한다.

따라서, 본 발명은 유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위한 프레임 송신 방법을 제공하고, 상기 방법은, 상기 방법이:

● 사운딩 프레임을 구성하는 단계 ― 상기 사운딩 프레임에서, 제 1 부분은 목적지 수신기들을 동기화하기 위한 적어도 하나의 심볼을 포함하고, 제 2 부분은 적어도 목적지 수신기들만큼 많은 사전코딩된 파일럿 심볼들을 포함함 ―;

● 사운딩 프레임을, 상기 사운딩 프레임의 제 1 부분에 대해서는 브로드캐스트 모드로 그리고 상기 사운딩 프레임의 제 2 부분에 대해서는 지향성 모드로, 목적지 수신기들 각각에 전송하는 단계; 및

● 목적지 수신기들 각각에 전송하기 위한 각각의 데이터 프레임을 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며;

데이터 프레임 구성 단계는, 목적지 수신기들로부터 비롯되는 피드백 정보를 고려하고, 각각의 목적지 수신기에 대해, 목적지 수신기들 사이의 간섭을 코딩한다.

따라서, 본 발명에서, MU-MIMO 송신들은, 송신기로 하여금, 목적지 수신기들에서 유저들 사이의 간섭의 영향을 약화시키도록 상기 송신기의 프레임 구성을 적응시키는 것을 가능하게 함으로써 개선된다.

사운딩 프레임들의 그의 수신을 고려할 때, 목적지 수신기는, 그의 송신 채널, 그리고 또한, 다른 수신기들의 벡터들을 이용하여 사전코딩되었던 사전코딩된 파일럿들에 대응하는 간섭 신호들이 뒤따르는 송신 채널들을 추정하기 위해 통상의 추정 기법들 및 다양한 사전코딩된 파일럿들을 이용한다.

송신 채널들에 관한 그의 지식에 기초하여, 목적지 수신기는 다른 목적지 수신기들을 위한 심볼들로 인한 간섭의 파워를 계산한다. 예로서, 계산은, 전송된 신호들의 서브캐리어들 전체에 걸쳐(통상적으로, 직교 주파수 분할 변조를 이용함) 그리고 공간 스트림들 전체에 걸쳐 채널 추정의 노름(norm)의 평균에 기초할 수 있다.

따라서, 다른 목적지 수신기들을 위해 사전코딩된 심볼들로 인해 간섭 ― 간섭은 유저간 간섭 또는 수신기간(inter-receiver) 간섭으로 지칭될 수 있음 ― 을 겪는 목적지 수신기는, 간섭의 레벨을 측정하기 위한 그리고 어느 목적지 수신기들이, 해당하는 목적지 수신기를 위해 의도된 심볼들의 수신과 간섭하는 심볼들과 연관되는지를 결정하기 위한 수단을 갖는다.

따라서, 송신기는 다양한 목적지 수신기들 각각이 겪는 유저간 간섭에 관한 정보를 다양한 목적지 수신기들로부터 수신한다. 그 다음으로, 송신기는, 유저간 간섭을 고려하는 다양한 목적지 수신기들에 대한 데이터의 분배(distribution)를 이용하여 데이터 프레임을 구성할 수 있다.

구현에서, 주어진 목적지 수신기에 있어서, 피드백 정보는, 주어진 목적지 수신기에 의해 수신되는 목적지 수신기들 사이의 다양한 간섭들 가운데서, 목적지 수신기들 사이의 가장 높은 레벨의 간섭을 발생시키고 있는, 간섭 목적지 수신기(interfering destination receiver)들 중 하나의 간섭 목적지 수신기에 대한 식별자만을 코딩한다.

이러한 구현에서, 목적지 수신기는, 상기 목적지 수신기가 겪는 간섭에서, 다른 목적지 수신기가 압도적 역할(preponderant role)을 맡는지를 결정한다. MU-MIMO 송신의 목적지 수신기들은 유저 그룹의 부분이다. 이러한 그룹은 식별자를 소유하고, 그룹의 각각의 유저는 이용되는 MIMO 스트림들(공간 스트림들) 및 채널 추정 코드들을 레퍼런싱(reference)하는 번호(number)를 소유한다. MU-MIMO 송신 동안, 헤더는 그룹 식별자 정보를 반송(carry)한다. 그 다음으로, 유저는 간섭이 어느 다른 유저로부터 비롯되는지를 결정할 수 있다(즉, 그룹의 이러한 다른 유저의 번호를 결정할 수 있음). 그 다음으로, 이는, 간섭이, 그룹 x의 번호 x를 갖는 유저로부터 비롯된다는 것을 시그널링할 수 있다. 따라서, 목적지 수신기는 그러한 다른 목적지 수신기의 식별자를 알 수 있고, 이를 피드백 정보에 코딩할 수 있다. 그 다음으로, 송신기는, 다른 목적지 수신기의 수신시 대부분의 간섭을 일으키는 목적지 수신기의 식별자를 갖는다.

본 발명의 구현에서, 제 1 및 제 2 목적지 수신기들에 대한 데이터는, 목적지 수신기들 중 하나가 간섭을 겪고 다른 목적지 수신기로 인해 상기 간섭이 주어진 임계치를 초과하는 경우, 상이한 데이터 프레임들에 분배된다.

다른 목적지 수신기로 인해 목적지 수신기들이 겪는 간섭이 주어진 임계치를 초과하거나 및/또는 다른 목적지 수신기들에 의해 초래된 간섭을 초과하는 경우, 송신기는 2개의 목적지 수신기들에 대한 데이터를 상이한 데이터 프레임들에 분배할 수 있다. 이들 프레임들은 통상적으로, 시간상 연속적으로 전송된다. 따라서, 제 1 목적지 수신기는, 더 이상 제 2 목적지 수신기에 대한 심볼들에 의해 방해받지 않고, 따라서 간섭의 레벨은, 간섭의 주요 소스(source)를 제거함으로써 매우 감소된다.

본 발명의 구현에서, 주어진 임계치를 초과하는 목적지 수신기들 사이의 간섭은, 사운딩 프레임을 전송하는 단계를 트리거링한다.

대안적으로, 송신기가 사운딩 프레임의 송신을 트리거링할 수 있다. 목적지 수신기들에 의해 계산된 바와 같은 간섭 레벨들은, 송신 채널들에 관한 그들의 지식을 고려할 수 있다. 이들 송신 채널들이 마지막으로 추정되었던 이래로 이들 송신 채널들이 변화한 경우, 계산된 간섭 레벨들은 더 이상, 정확한 현실 반영(reflection of reality)일 수 없다. 따라서, 사운딩 프레임은, 목적지 수신기들로 하여금 송신 채널에 관한 자신들의 지식을 업데이트하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 구현에서, 피드백 정보는 데이터 목적지 수신기로부터 비롯되는 데이터 확인응답 프레임으로부터 추출된다.

이러한 구현은, 많은 이미-존재하는 WiFi 디바이스들과 호환가능하다는 이점을 갖는다.

본 발명의 구현에서, 피드백 정보는, 변조 모드를 코딩하고 목적지 수신기를 코딩하기 위해 동일한 비트들을 이용하는 필드로부터 추출된다.

이러한 구현은, WiFi 표준들에서의 최근의 변경들과 호환가능하다는 이점을 갖는다.

본 발명의 구현에서, 사전코딩된 파일럿 심볼들은 프레임의 제 2 부분에 연속하여 분배된다.

이러한 구현에서, 목적지 수신기는, 자신을 위해 의도된 데이터에 대한 송신 채널, 및 자신을 위해 의도되지 않은 데이터에 대한 송신 채널들을 용이하게 추정할 수 있다.

본 발명은 또한, 멀티유저 MIMO 시스템을 위한 복수의 안테나들을 갖는 WiFi 디바이스를 제공하며, 상기 멀티유저 MIMO 시스템은 각각의 유저들과 연관된 수신기들 및 상기 디바이스를 포함한다. 본 발명의 WiFi 디바이스는:

● 사운딩 프레임을 구성하기 위한 수단 ― 상기 사운딩 프레임에서, 제 1 부분은 목적지 수신기들을 동기화하기 위한 적어도 하나의 심볼을 포함하고, 제 2 부분은 적어도 목적지 수신기들만큼 많은 사전코딩된 파일럿 심볼들을 포함함 ―;

● 목적지 수신기들 각각을 위한 각각의 데이터 프레임들을 구성하기 위한 수단 ― 데이터 프레임 구성 수단은, 목적지 수신기들로부터 비롯되는 피드백 정보를 고려하고, 각각의 목적지 수신기에 대해, 목적지 수신기들 사이의 간섭을 코딩함 ―; 및

● 송신 채널을 통해 프레임들을 전송 및 수신하기 위한 트랜시버 수단 ― 이들 수단은 사운딩 프레임을, 상기 사운딩 프레임의 제 1 부분에 대해서는 브로드캐스트 모드로 및 상기 사운딩 프레임의 제 2 부분에 대해서는 지향성 모드로 목적지 수신기들로 지향되게 전송하도록 적응됨 ― 을 포함한다.

이러한 WiFi 디바이스는 특히, 상술된 송신 방법을 수행하도록 적응된다. 예로서, 상기 WiFi 디바이스는 WiFi 스테이션 또는 액세스 포인트일 수 있다.

바람직한 구현에서, 본 발명의 프레임 송신 방법의 단계들은, 그 자체들이 WiFi 액세스 포인트 또는 스테이션과 같은 전자 디바이스에 배열될 수 있는 칩들과 같은 전자 회로들에 각각 포함된 하나 또는 둘 이상의 모듈들의 형태의 프로그램 명령들에 의해 결정된다. 본 발명의 프레임 송신 방법은, 프로그램(또는 상기 프로그램의 모듈들)이 계산기 멤버, 이를 테면 프로세서 또는 그 동등물에 로딩될 때, 동등하게 잘 수행될 수 있으며, 그 다음으로, 이때, 그의 동작은 프로그램을 실행시킴으로써 제어된다.

결과적으로, 본 발명은 또한, 컴퓨터 프로그램(또는 상기 컴퓨터 프로그램의 다양한 모듈들), 특히 데이터 매체 상의 또는 데이터 매체 내의 그리고 본 발명을 수행하도록 적응된 컴퓨터 프로그램에 적용된다. 프로그램은 임의의 프로그래밍 언어를 이용할 수 있고, 상기 프로그램은, 소스 코드, 객체 코드, 또는 소스 코드와 객체 코드 사이의 중간의 코드의 형태, 이를 테면 부분적으로 컴파일링된 형태 또는 본 발명의 방법을 구현하기 위한 임의의 다른 바람직한 형태일 수 있다.

데이터 매체는 프로그램을 저장할 수 있는 임의의 엔티티 또는 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 매체는 저장 수단, 이를 테면 ROM(read-only memory), 예를 들어 CD(compact disk) ROM, 또는 마이크로전자 회로 ROM를 포함할 수 있거나, 또는 실제로 매체는 자기 기록 수단, 예를 들어 하드 디스크를 포함할 수 있거나, 또는 상기 매체는 USB(universal serial bus) 키를 포함할 수 있다.

대안적으로, 데이터 매체는, 프로그램이 포함되는 집적 회로일 수 있고, 회로는 해당하는 방법의 실행에서 이용되도록 또는 실행되도록 적응된다.

더욱이, 프로그램은, 무선에 의해, 또는 다른 수단에 의해, 전기 또는 광학 케이블을 통해 전달될 수 있는 전기 또는 광학 신호와 같은 송신가능 형태로 변환될 수 있다. 본 발명의 프로그램은 특히, 인터넷 타입의 네트워크로부터 다운로딩될 수 있다.

따라서, 본 발명은 또한, 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공하며, 상기 프로그램 명령들은, 상기 컴퓨터 프로그램이 본 발명에 따른 프레임 송신 방법을 수행하기 위한 WiFi 디바이스에 로딩되어 WiFi 디바이스에 의해 실행될 때, 멀티유저 MIMO 시스템을 위한 WiFi 디바이스에 의해 수행되는 본 발명에 따른 프레임 송신 방법을 수행하도록 적응되며, 상기 멀티유저 MIMO 시스템은 각각의 유저들과 연관된 수신기들 및 상기 WiFi 디바이스를 포함한다.

본 발명은 또한, 프로그램 명령들을 포함하는 데이터 매체를 제공하며, 상기 프로그램 명령들은, 상기 컴퓨터 프로그램이 본 발명에 따른 프레임 송신 방법을 수행하기 위한 WiFi 디바이스에 로딩되어 WiFi 디바이스에 의해 실행될 때, 멀티유저 MIMO 시스템을 위한 WiFi 디바이스에 의해 수행되는 본 발명에 따른 프레임 송신 방법을 수행하도록 적응되며, 상기 멀티유저 MIMO 시스템은 각각의 유저들과 연관된 수신기들 및 상기 WiFi 디바이스를 포함한다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은, 첨부 도면들과 관련하여, 그리고 단지 예시적이고 비제한적인 예들로서 주어진 다음의 특정 실시예들의 설명을 읽을 때, 더욱 명백하게 나타난다.
도 1은 종래 기술과 관련하여 언급되며, 3개-디바이스 콘텍스트에서 SDMA 송신 기법에 대해, 페이로드 데이터를 전송하지 않으면서 채널에 관한 정보를 복원하는 피드백 스테이지(F), 및 페이로드 데이터 송신 스테이지(T)를 예시하는 도면이고;
도 2는 종래 기술과 관련하여 언급되며, 3개-디바이스 콘텍스트에서 SDMA 송신 기법에 대해, 연속하여 전송된 3개의 베이스 엘리먼트들을 갖는 송신 스테이지가 뒤따르는 채널에 관한 정보를 복원하는 스테이지(F)를 도시하는 도면이고;
도 3은 SDMA 송신 콘텍스트에서 종래 기술과 관련하여 언급되며, 4개의 안테나들을 소유하고, 유저간 간섭을 제거하기 위해 각각의 유저에게 겨냥된 각각의 빔들을 형성함으로써 4명의 유저들에게 동일한 주파수 대역을 통해 동시에 전송하는 액세스 포인트(AP)를 도시하는 도면이고;
도 4는 SDMA 송신 콘텍스트에서 종래 기술과 관련하여 언급되며, 액세스 포인트가, 파일럿들을 포함하는 뒤따르는 필드들, 및 특히 VHT-LTFi 필드를 위한 지향성 송신이 뒤따르는, 제 1 필드들(L-STF, L-LTF, L-SIG, 및 VHTSIGA)을 위한 무지향성 송신을 이용하여 사운딩 프레임을 전송하는 송신 방법의 제 1 구현을 도시하는 도면이고;
도 5는 도 3의 콘텍스트와 동일한 콘텍스트에서 종래 기술과 관련하여 언급되며, 다른 목적지 수신기/유저들에 대한 정보의 결과로서 목적지 수신기/유저가 경험하는 간섭을 도시하는 도면이고;
도 6은 SDMA 송신 콘텍스트에서 종래 기술과 관련하여 언급되며, 액세스 포인트가, 제 1 필드들(L-STF, L-LTF, L-SIG, 및 VHTSIGA)을 위한 무지향성 송신을 이용하여, 그리고 그 다음으로 파일럿들을 포함하는 뒤따르는 필드들, 및 특히 VHT-LTFi 필드를 위한 지향성 송신을 이용하여 사운딩 프레임을 전송하는 송신 방법의 제 2 구현을 도시하는 도면이고;
도 7은 본 발명의 송신 방법의 메인 단계들을 도시하는 흐름도이고;
도 8은 본 발명에 따라 데이터 패킷들을 전송하기에 적합한 스테이션을 위한 간략화된 구조 예의 도면이다.

본 발명은, 특히 문서 IEEE802.11-11/0040r0에 기술된 바와 같은 IEEE　802.11ac 표준의 콘텍스트에서 기술된다. 그러한 문서에 따르면, "MAC VHT 제어 필드(MAC VHT control field)" 프레임은, 특히 링크 적응을 위해 정보를 피드백하도록 기능한다.

필드 MFB는 링크 적응이 MU-MIMO 모드에서 수행되는 것을 가능하게 한다. 이러한 모드에서, 스테이션은 송신기에, 전파 채널, 그의 수신기의 성능(performance), 및 이전의 송신들에 관한 그의 지식이 주어지면, 상기 송신기가 그의 송신(데이터 레이트, ...)을 적응시킬 것을 제안할 수 있다. 필드 Nsts는, 스테이션이 요청하는 송신기/액세스 포인트로부터의 공간 스트림들의 수를 규정한다. 필드 MCS는 스테이션에 의해 요청된 송신기/액세스 포인트로부터의 코드의 효율성 및 변조를 규정한다. 필드 SNR은 수신기에서 추정된 신호-대-잡음비를 규정한다.

이러한 "VHT 제어 필드" 프레임은, 다양한 상이한 송신들, 및 특히 확인응답 프레임들에 포함될 수 있다.

기술되는 예는 도 5에 도시된 종류의 시스템에 관한 것이다. MU-MIMO 시스템은 복수의 안테나들 및 복수의 수신기들/유저들을 갖는 액세스 포인트를 갖는다. 방법(1)은 도 7의 흐름도에 의해 도시된 바와 같이 발생한다. 방법은:

● 사운딩 프레임을 구성하는 단계(2) ― 상기 사운딩 프레임에서, 제 1 부분은 목적지 수신기들을 동기화하기 위한 적어도 하나의 심볼을 포함하고, 제 2 부분은 적어도 목적지 수신기들만큼 많은 사전코딩된 파일럿 심볼들을 포함함 ―;

● 사운딩 프레임을, 상기 사운딩 프레임의 제 1 부분에 대해서는 브로드캐스트 모드로 그리고 상기 사운딩 프레임의 제 2 부분에 대해서는 지향성 모드로, 목적지 수신기들 각각에 전송하는 단계(3); 및

● 목적지 수신기들 각각에 전송하기 위한 각각의 데이터 프레임을 구성하는 단계(4)를 포함한다.

데이터 프레임 구성 단계(4)는, 목적지 수신기들로부터 비롯되는 피드백 정보(fbck)를 고려하고, 각각의 목적지 수신기에 대해, 목적지 수신기들 사이의 그의 간섭을 코딩한다. 통상적으로, 코딩된 간섭은, 간섭 목적지 수신기들 중 가장 높은 레벨의 간섭을 발생시키고 있는 목적지 수신기를 식별하는 것을 가능하게 한다. 코딩된 간섭은 목적지 수신기가 겪는 간섭 레벨들을 코딩할 수 있다.

제 1 구현에서, 간섭 목적지 수신기의 식별자는, 목적지 수신기에 의한 조악한 검출(poor detection)이 간섭 목적지 유저/수신기로 인한 것이라는 것(Interf=1)을 표시하는 새로운 필드 "Interf"에 포함된다. Interf 비트는, 수신이 양호한 경우, 또는 수신이 조악하지만, 다른 목적지 수신기로 인한 간섭 때문이 아닌 경우에 "0"으로 설정된다. 다른 새로운 필드 "간섭 유저 인덱스(interfering user index)"는 간섭을 야기하는 목적지 유저를 식별하도록 기능한다. 유저들의 그룹들이 최대 4명의 유저들을 가질 수 있고, 그룹의 이들 유저들의 순서가 알려지면, 유저를 식별하기 위해 2개의 비트들로 충분하다. 예를 들어, 00: 유저1, 01: 유저2, ... . 그 다음으로, "VHT 제어 필드" 프레임의 구성은 다음과 같다:

제 2 구현에서, 정보 피드백을 위해 어떠한 필드도 "VHT 제어 필드" 프레임에 부가되지 않는다. 필드 MCS는 4개의 비트들을 갖고, 따라서 16개의 조합들을 가능하게 한다. 문서 1361r3에 기술된 바와 같은 IEEE 802.11ac 표준에서 단지 10개의 조합들만이 식별된다. 따라서, 4개의 조합들이 이용가능하다. 이들 4개의 조합들은, 간섭 목적지 수신기가, 제 1 구현에서와 동일한 방식으로 코딩되는 것을 가능하게 한다.

이러한 제 2 구현은 "Interf" 비트가 피드백될 것을 요구하지 않는데, 그 이유는, 그러한 4개의 조합들 중 하나의 조합의 이용은, 목적지 수신기에 의한 수신이 유저간 간섭에 의해 강하게 방해받는다는 정보를 암시적으로 포함하기 때문이다.

도 8은 본 발명에 따라 프레임들을 전송하기에 적합한 스테이션을 위한 간략화된 구조 예의 도면이다.

스테이션은, 특히, 각각의 유저들과 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들(TX/RX)을 갖는 송신기를 갖는 멀티유저 MIMO 시스템을 위해 의도된다. 스테이션은 송신기로서 동작하고, 전기통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 WiFi 액세스 포인트의 기능을 또한 가질 수 있다.

스테이션(STA)은:

● 사운딩 프레임을 구성하기 위한 수단 ― 상기 사운딩 프레임에서, 제 1 부분은 목적지 수신기들을 동기화하기 위한 적어도 하나의 심볼을 포함하고, 제 2 부분은 적어도 목적지 수신기들만큼 많은 사전코딩된 파일럿 심볼들을 포함함 ―. 이들 수단은 통상적으로, 목적지 수신기들의 각각의 사전코딩 벡터들을 이용하여 사전코딩된 파일럿 심볼들을 계산하기 위해 마이크로프로그래밍되는 디지털 신호 프로세서(DSP) 계산 수단, 예를 들어, 마이크로프로세서 또는 DSP를 포함함;

● 상기 목적지 수신기들 각각을 위한 각각의 데이터 프레임들을 구성하기 위한 수단 ― 데이터 프레임 구성 수단은, 목적지 수신기들로부터 비롯되는 피드백 정보를 고려하고, 각각의 목적지 수신기에 대해, 간섭 목적지 수신기의 식별자와 함께 목적지 수신기들 사이의 간섭을 코딩함 ―. 도시된 실시예에서, 이들 수단은 사운딩 프레임을 구성하기 위한 수단과 동일하지만, DSP의 마이크로프로그래밍은, 사운딩 프레임을 구성하도록 그리고 데이터 프레임을 구성하도록 각각 적응된 모듈들을 포함함; 및

● 송신 채널을 통해 프레임들을 전송 및 수신하기 위한 트랜시버 수단(T/R)을 포함한다. 이들 수단은 사운딩 프레임을, 상기 사운딩 프레임의 제 1 부분에 대해서는 브로드캐스트 모드로 및 상기 사운딩 프레임의 제 2 부분에 대해서는 지향성 모드로 목적지 수신기들로 지향되게 전송하도록 적응된 통상의 트랜시버 시스템을 포함한다. 이들 트랜시버 수단(T/R)은 사운딩 프레임 구성 수단 및 데이터 프레임 구성 수단에 연결된다.

[1] D. Gesbert, M. Kountouris, R.W. Heath, C.B.　Chae, T.　Saelzer, "Shifting the MIMO paradigm", IEEE Proc. Mag., Sept. 2007.

Claims (10)

1. 유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위한 프레임 송신 방법(1)으로서,
   상기 방법은,
   사운딩 프레임을 구성하는 단계(2) ― 상기 사운딩 프레임에서, 제 1 부분은 목적지 수신기(destination receiver)들을 동기화하기 위한 적어도 하나의 심볼을 포함하고, 제 2 부분은 적어도 목적지 수신기들만큼 많은 사전코딩된 파일럿 심볼(precoded pilot symbol)들을 포함함 ―;
   상기 사운딩 프레임을, 상기 사운딩 프레임의 제 1 부분에 대해서는 브로드캐스트 모드로 그리고 상기 사운딩 프레임의 제 2 부분에 대해서는 지향성 모드로 상기 목적지 수신기들 각각에 전송하는 단계(3); 및
   상기 목적지 수신기들 각각에 전송하기 위한 각각의 데이터 프레임을 구성하는 단계(4)
   를 포함하고,
   상기 데이터 프레임 구성 단계(4)는, 상기 목적지 수신기들로부터 비롯되는 피드백 정보(fbck)를 고려하고, 각각의 목적지 수신기에 대해, 목적지 수신기들 사이의 간섭을 코딩하는,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위한 프레임 송신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위해,
   주어진 목적지 수신기에 대해, 상기 피드백 정보는, 상기 주어진 목적지 수신기에 의해 수신된 목적지 수신기들 사이의 다양한 간섭들 가운데서, 목적지 수신기들 사이의 가장 높은 레벨의 간섭을 발생시키고 있는, 간섭 목적지 수신기(interfering destination receiver)들 중 하나의 간섭 목적지 수신기에 대한 식별자만을 코딩하는,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위한 프레임 송신 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위해,
   제 1 및 제 2 목적지 수신기들을 위한 데이터는, 상기 목적지 수신기들 중 하나가 간섭을 겪고, 다른 목적지 수신기로 인해 상기 간섭이 주어진 임계치를 초과하는 경우, 상이한 데이터 프레임들에 분배되는,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위한 프레임 송신 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위해,
   주어진 임계치를 초과하는 목적지 수신기들 사이의 간섭은, 사운딩 프레임을 전송하는 단계를 트리거링(trigger)하는,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위한 프레임 송신 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위해,
   상기 피드백 정보는 데이터 목적지 수신기로부터 비롯되는 데이터 확인응답 프레임으로부터 추출되는,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위한 프레임 송신 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위해,
   상기 피드백 정보는, 변조 모드를 코딩하고 목적지 수신기를 코딩하기 위해 동일한 비트들을 이용하는 필드로부터 추출되는,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위한 프레임 송신 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위해,
   상기 사전코딩된 파일럿 심볼들은 상기 프레임의 제 2 부분에 연속하여(in succession) 분배되는,
   유저들과 각각 연관된 수신기들 및 복수의 안테나들을 갖는 송신기를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템에서 이용하기 위한 프레임 송신 방법.
8. 멀티유저 MIMO 시스템을 위한 복수의 안테나들을 갖는 WiFi 디바이스(STA)로서,
   상기 멀티유저 MIMO 시스템은 각각의 유저들과 연관되는 수신기들 및 상기 디바이스를 포함하고,
   상기 디바이스는,
   사운딩 프레임을 구성하기 위한 수단(DSP) ― 상기 사운딩 프레임에서, 제 1 부분은 목적지 수신기들을 동기화하기 위한 적어도 하나의 심볼을 포함하고, 제 2 부분은 적어도 목적지 수신기들만큼 많은 사전코딩된 파일럿 심볼들을 포함함 ―;
   상기 목적지 수신기들 각각을 위한 각각의 데이터 프레임들을 구성하기 위한 수단(SDP) ― 상기 데이터 프레임 구성 수단은, 상기 목적지 수신기들로부터 비롯되는 피드백 정보를 고려하고, 각각의 목적지 수신기에 대해, 목적지 수신기들 사이의 간섭을 코딩함 ―; 및
   상기 송신 채널을 통해 프레임들을 전송 및 수신하기 위한 트랜시버 수단(T/R) ― 상기 수단은 상기 사운딩 프레임을, 상기 사운딩 프레임의 제 1 부분에 대해서는 브로드캐스트 모드로 및 상기 사운딩 프레임의 제 2 부분에 대해서는 지향성 모드로 목적지 수신기들로 지향되게 전송하도록 적응됨 ―
   을 포함하는,
   멀티유저 MIMO 시스템을 위한 복수의 안테나들을 갖는 WiFi 디바이스.
9. 데이터 매체 상의 컴퓨터 프로그램으로서,
   상기 프로그램은 프로그램 명령들을 포함하고,
   상기 프로그램 명령들은, 상기 프로그램이, 프레임 송신 방법을 수행하기 위한 WiFi 디바이스에 로딩되어 상기 WiFi 디바이스에 의해 실행될 때,
   제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른, 각각의 유저들과 연관된 수신기들 및 상기 WiFi 디바이스를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템을 위한 상기 WiFi 디바이스에 의해 수행되는 상기 프레임 송신 방법을 수행하도록 적응되는,
   데이터 매체 상의 컴퓨터 프로그램.
10. 프로그램 명령들을 포함하는 데이터 매체로서,
    상기 프로그램 명령들은,
    상기 프로그램이, 프레임 송신 방법을 수행하기 위한 WiFi 디바이스에 로딩되어 상기 WiFi 디바이스에 의해 실행될 때,
    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른, 각각의 유저들과 연관된 수신기들 및 상기 WiFi 디바이스를 포함하는 멀티유저 MIMO 시스템을 위한 상기 WiFi 디바이스에 의해 수행되는 상기 프레임 송신 방법을 수행하도록 적응되는,
    프로그램 명령들을 포함하는 데이터 매체.

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